Ciclos lunares y emisiones de CO2 en Italia

El dióxido de carbono (CO2) se libera de ciertas áreas, conocidas como reservorios sobrepresurizados, lo que puede dañar el medio ambiente. Entender con qué frecuencia se libera este gas es importante para predecir sus efectos. Sin embargo, los métodos para estudiar esto a menudo carecen de datos adecuados sobre las características de estas áreas.

En los Apeninos Centrales de Italia, una región conocida por sus significativas emisiones de CO2, los investigadores examinaron cómo los ciclos lunares influyen en la liberación de este gas. Esta área es rica en piedra caliza y tiene altos niveles de CO2 en sus aguas subterráneas, además de depósitos de travertino, que es un tipo de piedra caliza formada por la acumulación de minerales del agua.

Durante un período de diez años, se recopilaron datos sobre las emisiones de CO2 y la composición de los fluidos en los acuíferos de esta región. El estudio encontró una clara relación entre las emisiones de CO2 y los efectos gravitacionales de la luna, también llamados mareas lunares. Específicamente, se produjeron menores emisiones de CO2 durante períodos de baja actividad lunar.

Además del CO2, la investigación mostró que los niveles de calcio disuelto y la alcalinidad del agua también se vieron afectados por las mareas lunares. Los niveles de pH, que miden qué tan ácida o básica es el agua, también cambiaron con estos ciclos lunares. Aunque las fuerzas de marea no son lo suficientemente fuertes como para romper rocas, pueden influir en los movimientos de fluidos en estos reservorios, lo que luego cambia cómo interactúan las rocas y el agua.

Estos movimientos en el agua pueden llevar a que se disuelva más dolomita, otro tipo de roca, lo que eventualmente puede devolver el sistema a un estado de equilibrio con la calcita, un mineral que también proviene de la piedra caliza. El proceso hace que el calcio entre en las aguas subterráneas, provocando la liberación de CO2 a la atmósfera.

Desde hace más de un siglo, se ha notado que los acuíferos responden tanto a las fuerzas de marea terrestres como lunares. Estas fuerzas pueden cambiar los niveles de estrés y la presión en los poros del suelo, pero el impacto específico de estas mareas en los reservorios sobrepresurizados no se había estudiado a fondo hasta ahora. Estos reservorios pueden formarse de manera natural o como resultado de esfuerzos por almacenar CO2 bajo tierra como parte de estrategias para reducir las emisiones de carbono.

Este estudio muestra que las emisiones de CO2 en los Apeninos Centrales de Italia están estrechamente ligadas a los procesos geológicos que crean estos reservorios, donde el CO2 puede acumularse en la corteza terrestre. Las técnicas para almacenar CO2 bajo tierra también pueden llevar a situaciones similares donde los fluidos se saturan en exceso, creando presión que puede resultar en la formación de plumas de gas debajo de la superficie.

Estas interacciones son complejas e involucran muchos factores geológicos, lo que hace difícil predecir cuándo pueden suceder cambios. Los modelos actuales a menudo asumen condiciones muy controladas en los acuíferos, pero los datos del mundo real revelan una situación mucho más variada. Factores como el estrés tectónico débil o los efectos de las mareas lunares pueden remodelar los acuíferos con el tiempo.

Usando datos recopilados durante diez años de manantiales y pozos en los Apeninos Centrales, los investigadores pudieron estimar la cantidad de CO2 liberado a la atmósfera en ese período. Encontraron que las emisiones totales eran comparables a las emisiones del Monte Etna, un volcán muy conocido en Italia, durante el mismo período.

Esta cantidad de CO2 fue significativa, totalizando más de 1,800 kilotoneladas, que es alrededor del 10% del total de CO2 liberado globalmente durante ese tiempo. El estudio buscó conectar las fuerzas externas, como la actividad lunar, con cambios en la composición del agua y el gas en estos acuíferos.

Los Apeninos italianos tienen muchos acuíferos ubicados en piedra caliza, con emisiones frecuentes de gas y numerosos manantiales. La región tiene un grosor de corteza de aproximadamente 35 kilómetros, con un flujo de calor típico y anomalías de gravedad negativas. La actividad tectónica se caracteriza por movimientos que pueden resultar en terremotos de fuerza moderada, principalmente en la parte superior de la corteza.

Las grandes cantidades de CO2 liberadas son probablemente influenciadas por cómo se mueven los gases a través del suelo, y el estudio se centró en dos áreas principales donde esto ocurre. Estas regiones son ricas en manantiales naturales que liberan agua saturada de CO2 a tasas impresionantes. Esta agua contribuye a los grandes depósitos de travertino que se encuentran en la zona, los cuales han sido explotados durante siglos.

Para evaluar la influencia de las mareas lunares en las emisiones de CO2, los investigadores realizaron cálculos mecánicos basados en la simetría de la Tierra y las propiedades gravitacionales. Consideraron cómo la Luna y el Sol afectan la Tierra a través de fuerzas de marea y midieron el impacto en las aguas subterráneas de la región.

Sus hallazgos mostraron que los efectos gravitacionales de la Luna estaban ligados a los niveles más bajos de emisiones de CO2. Esta conexión fue inesperada, dado que no se había establecido claramente una relación directa entre estos dos factores en estudios anteriores.

Los investigadores observaron el conjunto de datos más grande durante un año específico, lo que proporcionó una visión más clara de cómo las mareas lunares afectaron las concentraciones de calcio en el agua. Determinaron que los niveles bajos de calcio se alineaban con un potencial lunar débil, mientras que los niveles más altos correspondían a fuerzas lunares más fuertes.

Debido a que los datos eran limitados, fue un desafío identificar una conexión continua entre las fuerzas de marea y los niveles de calcio. Sin embargo, había una tendencia notable que sugería que cualquier cambio en los niveles de calcio probablemente esté ligado a la influencia de las mareas lunares.

La acidez del agua, representada por los niveles de pH, varió significativamente durante el período del estudio. A diferencia del calcio, los niveles de pH sí mostraron una relación directa con las fuerzas lunares. Esto sugiere que las reacciones entre el agua y los minerales contribuyen a las emisiones de CO2.

La investigación indicó que los principales procesos químicos que ocurren en las aguas subterráneas son debido a la disolución de calcita, un mineral que se encuentra en la piedra caliza. Las condiciones de confinamiento de los acuíferos influyen en la composición general del agua.

Las fuerzas de marea, aunque no son lo suficientemente fuertes como para fracturar las rocas, pueden crear movimientos en los fluidos subterráneos. Estos movimientos pueden ayudar a empujar el CO2 almacenado en acuíferos presurizados hacia la superficie. Cuando estos fluidos alcanzan áreas de menor presión, pueden liberar CO2 a la atmósfera.

El estudio propuso que la relación entre los ciclos lunares y las emisiones de CO2 podría ayudar a explicar las variaciones observadas en el centro de Italia. Aunque las mareas lunares solo ejercen influencias débiles sobre las rocas, aún pueden desencadenar movimientos que liberan CO2 de fuentes subterráneas ricas.

En general, los hallazgos destacan cómo los movimientos lunares pueden impactar significativamente la liberación de CO2 de fuentes sobrepresurizadas. Esta relación podría abrir el camino para mejores predicciones sobre las emisiones de CO2 tanto de reservorios naturales como creados por el ser humano en el futuro.

La investigación abre oportunidades para desarrollar modelos que integren influencias de las mareas y mejorar la comprensión de la interacción de fluidos y procesos químicos en acuíferos. Esto podría ayudar a mejorar nuestro conocimiento sobre la liberación de CO2 a la atmósfera y cómo gestionarlo de manera efectiva, especialmente en áreas propensas a tales emisiones.